CN104481435A - 一种批量式液体剂添加系统及其加液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油钻采设备领域，特别涉及一种批量式液体剂添加系统及其加液方法。本发明将连续的工作液等效成若干个定量的工作液，将连续的液体添加剂等效成若干个定量的液体添加剂，两者在对应地添加混合在一起，形成了批量式的液体添加剂添加混合。本发明可实现多品种、多批次的实时监测、精确加液。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻采设备领域，特别涉及一种批量式液体剂添加系统及其加液方法。
背景技术
石油钻采技术日趋提高，单纯的工作液已不能满足工艺技术要求，必须采用外加液体添加剂来调节其使用性能，所需的液体添加剂具有品种繁多和比例精度要求高的特点。目前，外加液体添加剂主要采用两种方式：一是将液体添加剂一次性加入工作液中，使用大型储罐存储以待施工需要，造成了浪费和运输问题；二是施工作业过程中向工作液连续外加液体添加剂，通过实时监测工作液流量和液体添加剂流量，控制添加剂添加的比例精度。但在施工作业过程中，实时监测量难以控制，导致添加剂添加的比例精度低。并且，依工艺技术要求的液体添加剂品种繁多，需要根据液体添加剂的不同物性，校定液体添加剂流量因数，过程复杂易导致误差，影响添加剂添加的比例精度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种批量式液体剂添加装置、系统及加液方法，可实现多品种、多批次的实时监测、精确加液。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种批量式液体剂添加装置，包括控制模块和通过液体添加剂管路依次连接的储液罐、泵、计量罐、具有互斥性排放功能的排出阀组，所述储液罐的出液口与所述泵的吸入口相连，所述泵的排出口与所述计量罐的进液口相连，所述排出阀组连接在所述计量罐的出液口，构成从所述储液罐到所述排出阀组的工作管路；所述泵和所述计量罐之间的管路上设置调节阀，该调节阀与储液罐的进液口通过管路构成从储液罐回到储液罐的自循环分支管路；所述储液罐和计量罐内均设置液位计；所述泵、调节阀、排出阀组、液位计均与控制模块信号联接。
而且，所述控制模块包括PLC自动控制系统和手动控制系统。
而且，所述液位计包括电子液位计和目示液位计。
而且，所述排出阀组是二位三通阀，或是二位二通阀。
本发明还提供：一种批量式液体剂添加系统，包括多个如前所述的一种批量式液体剂添加装置，各批量式液体剂添加装置的计量罐出液口并连到与控制模块信号联接的排出阀组，各批量式液体剂添加装置的泵、调节阀、液位计均与控制模块信号联接。构成多种添加剂任意比例的批量式液体添加剂系统。
本发明还提供：如上所述的一种批量式液体剂添加系统的加液方法，包括如下步骤。
步骤一，在工作液输送的过程中，设置相互间独立的储液单元，使各储液单元进行依次循环交替储液和排液控制，在保证输送工作液连续性的前提下，将工作液等效为多个批次工作液。
步骤二，控制模块根据所需添加剂和工作液的比例要求，确定单个批次各液体剂添加装置所需添加剂的液体量。
步骤三，经各液体剂添加装置的泵从各储液罐输送添加剂到各计量罐，控制模块根据各液位计确定各计量罐的添加剂达到该单个批次所需液体量时，控制各泵停止输送添加剂到各计量罐。
步骤四，控制模块确定该对应的工作液批次处在储液阶段，经排出阀组向该批次工作液一次性批量地加入添加剂，各计量罐排空后，控制模块控制排出阀组关闭。
步骤五，循环步骤二到步骤四，直到整个添加剂添加工作完成。
本发明的有益效果在于：
1. 将连续的工作液加入添加剂的过程，等效为多个批次定量的工作液加入定量的添加剂的过程，保证了添加剂的控制量，工作液和添加剂配制比例的精度高；
2. 适用于各种不同物性的液体添加剂，无需校定液体添加剂流量因数；
3. 控制模块包括PLC自动控制系统，自动化程度高，提高工作效率；
4. 控制模块包括手动控制系统，可以人工操作进行添加剂配制工作；
5. 自循环分支管路起到待机分流、搅拌加温的作用；
6. 结构简单、合理可靠、易于维护。
附图说明
图1是本发明批量式液体剂添加装置的结构示意图。
图2是二位三通式排出阀组结构示意图。
图3是二位二通式排出阀组结构示意图。
图4是本发明批量式液体剂添加系统的结构示意图。
图5是图4的总装示意图。
其中，1、控制模块，2、储液罐，3、泵，4、计量罐，5、排出阀组，6、调节阀，7、液位计。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种批量式液体剂添加装置，如图1所示，包括控制模块1和通过液体添加剂管路依次连接的储液罐2、泵3、计量罐4、具有互斥性排放功能的排出阀组5，所述储液罐2的出液口与所述泵3的吸入口相连，所述泵3的排出口与所述计量罐4的进液口相连，所述排出阀组5连接在所述计量罐4的出液口，构成从所述储液罐2到所述排出阀组5的工作管路；所述泵3和所述计量罐4之间的管路上设置调节阀6，该调节阀6与储液罐2的进液口通过管路构成从储液罐2回到储液罐2的自循环分支管路；所述储液罐2和计量罐4内均设置液位计7；所述泵3、调节阀6、排出阀组5、液位计7均与控制模块1信号联接。
进一步的，上述控制模块1包括PLC自动控制系统和手动控制系统。
进一步的，上述液位计7包括电子液位计和目示液位计。
进一步的，上述排出阀组5是二位三通阀，或是二位二通阀。排出阀组5的互斥性排放功能可以是由如图2所示的二位三通式，或图3所示的二位二通式结构来实现，也可以是其他互斥性排放结构实现。
在固井作业中，泵注到井下的工作液一般不能完成满足施工需要，所以要按一定比例向工作液添加液体添加剂。本方案将向工作液连续添加液体添加剂的过程，等效成若干个定量混和添加的单元。也就是说将连续的工作液等效成若干个定量的工作液，将连续的液体添加剂等效成若干个定量的液体添加剂，两者在对应地添加混合在一起。这就形成了批量式的液体添加剂添加混合，实现了与连续添加混合一样的效果。同时，由于工作液和液体添加剂分解为各个定量的批次，所以消除了误差，比例添加的精度更高。
在添加剂投放时，要停止继续向计量罐中输送添加剂，可以采用泵停机和打开自循环分支管路这两种方法来实现。优选后者，添加剂经调节阀互斥性选择自循环管路，没有添加剂输送到计量罐，计量罐开始排空，计量罐液面下降。采用打开自循环分支管路有如下优点：（1）泵的启动有一个过程，采用自循环分支管路切换的方式，可以使添加剂“输送-停止”动作反应更灵敏；（2）泵的启动需要一个较大的功率和扭矩，采用自循环分支管路切换的方式，可以节能和避免配置过高的浪费；（3）自循环分支管路本身可以起到循环混合、保温加热和防沉淀等优点。
实施例二：一种批量式液体剂添加系统，如图4和图5所示，包括多个如实施例一所述的一种批量式液体剂添加装置，各批量式液体剂添加装置的计量罐4出液口并连到与控制模块1信号联接的排出阀组5，各批量式液体剂添加装置的泵3、调节阀6、液位计7均与控制模块1信号联接。构成多种添加剂任意比例的批量式液体添加剂系统。
在固井作业中，具体施工有时需要投放若干品种和若干量的添加剂。本方案即可实现多品种的批量式连续液体添加剂添加混合。既消除了误差，又提高了添加的精度，还提高了多品种添加的效率。
本实施例还提供：如上所述的一种批量式液体剂添加系统的加液方法，包括如下步骤。
步骤一，在工作液输送的过程中间，设置相互间独立的储液单元，使各储液单元进行依次循环交替储液和排液控制，在保证输送工作液连续性的前提下，将工作液等效为多个批次工作液。
步骤二，控制模块1根据所需添加剂和工作液的比例要求，确定单个批次各液体剂添加装置所需添加剂的液体量。
步骤三，经各液体剂添加装置的泵3从各储液罐2输送添加剂到各计量罐4，控制模块1根据各液位计7确定各计量罐4的添加剂达到该单个批次所需液体量时，控制各泵3停止输送添加剂到各计量罐4。
步骤四，控制模块1确定该对应的工作液批次处在储液阶段，经排出阀组5向该批次工作液一次性批量地加入添加剂，各计量罐4排空后，控制模块1控制排出阀组5关闭。
步骤五，循环步骤二到步骤四，直到整个添加剂添加工作完成。
本方案将连续的工作液等效成若干个定量的工作液，将连续的液体添加剂等效成若干个定量的液体添加剂，两者在对应地添加混合在一起。这就形成了批量式的液体添加剂添加混合，实现了与连续添加混合一样的效果。同时，由于工作液和液体添加剂分解为各个定量的批次，所以消除了误差，比例添加的精度更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种批量式液体剂添加装置，其特征在于：包括控制模块和通过液体添加剂管路依次连接的储液罐、泵、计量罐、具有互斥性排放功能的排出阀组；所述储液罐的出液口与所述泵的吸入口相连，所述泵的排出口与所述计量罐的进液口相连，所述排出阀组连接在所述计量罐的出液口，构成从所述储液罐到所述排出阀组的工作管路；所述泵和所述计量罐之间的管路上设置调节阀，该调节阀与储液罐的进液口通过管路构成从储液罐回到储液罐的自循环分支管路；所述储液罐和计量罐内均设置液位计；所述泵、调节阀、排出阀组、液位计均与控制模块信号联接。
2.根据权利要求1所述的一种批量式液体剂添加装置，其特征在于：所述控制模块包括PLC自动控制系统和手动控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种批量式液体剂添加装置，其特征在于：所述液位计包括电子液位计和目示液位计。
4.根据权利要求1所述的一种批量式液体剂添加装置，其特征在于：所述排出阀组是二位三通阀，或是二位二通阀。
5.一种批量式液体剂添加系统，其特征在于：包括多个如权利要求1所述的一种批量式液体剂添加装置，各批量式液体剂添加装置的计量罐出液口并连到与控制模块信号联接的排出阀组，各批量式液体剂添加装置的泵、调节阀、液位计均与控制模块信号联接。
6.如权利要求5所述的一种批量式液体剂添加系统的加液方法，包括如下步骤：
步骤一，在工作液输送的过程中，设置相互间独立的储液单元，使各储液单元进行依次循环交替储液和排液控制，在保证输送工作液连续性的前提下，将工作液等效为多个批次工作液；
步骤二，控制模块根据所需添加剂和工作液的比例要求，确定单个批次各液体剂添加装置所需添加剂的液体量；
步骤三，经各液体剂添加装置的泵从各储液罐输送添加剂到各计量罐，控制模块根据各液位计确定各计量罐的添加剂达到该单个批次所需液体量时，控制各泵停止输送添加剂到各计量罐；
步骤四，控制模块确定该对应的工作液批次处在储液阶段，经排出阀组向该批次工作液一次性批量地加入添加剂，各计量罐排空后，控制模块控制排出阀组关闭；
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